CN109405853B - 星敏感器一体化校准装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种星敏感器一体化校准装置，包括花岗岩平板，三脚调平座和回转台位于花岗岩平板之上，光电测角仪与双轴光电自准直仪，单轴光电自准直仪，同样位于花岗岩平板之上，且光电测角仪与双轴光电自准直仪，单轴光电自准直仪，围绕三脚调平座和回转台布置；被测导航平台放置于三脚调平座和回转台之上，被测导航平台上安装有基准六面体与星敏感器，高精度标准体上安装有标准体上高精度基准斜面镜和标准体上高精度基准六面体，且标准体上高精度基准斜面镜、标准体上高精度基准六面体在高精度标准体上的空间位置与星光导航平台上星敏感器、星光导航平台上基准六面体在被测导航平台上的空间位置一致。

Description

星敏感器一体化校准装置及方法
技术领域
本发明属于一体化校准装置领域。具体涉及一种星敏感器一体化校准装置及方法。
背景技术
某飞行器惯导平台上安装有星敏感器、瞄准棱镜和基准六面体等导航相关装置，在姿态控制和导航过程中起到重要的作用。其中使用星敏感器导航时，星敏感器星光制导复合射向轴(以下简称“星光射向轴”)综合姿态标定时是首要保证的技术指标。
目前国内尚没有开展过星敏感器一体化校准装置的研究设计，降低了星敏感器的生产效率和装调质量，同时严重制约了星光导航设备的发展，基于目前校准需求的现状，现急需开展相关研究。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的不足之处，本发明提供一种利用光电测试设备和高精度外部基准的星敏感器一体化校准装置解决了校准星敏感器星光射向轴安装精度的难题，本发明校准精度高、操作简单。智能化的完成了高精度基准采集、星光射向轴校准、报表产生和打印保存等一系列操作。
本发明的技术方案如下：一种星敏感器一体化校准装置，包括花岗岩平板，三脚调平座和回转台位于花岗岩平板之上，光电测角仪与双轴光电自准直仪，单轴光电自准直仪，同样位于花岗岩平板之上，且光电测角仪与双轴光电自准直仪，单轴光电自准直仪，围绕三脚调平座和回转台布置；被测导航平台放置于三脚调平座和回转台之上，被测导航平台上安装有基准六面体与星敏感器，高精度标准体上安装有标准体上高精度基准斜面镜和标准体上高精度基准六面体，且标准体上高精度基准斜面镜、标准体上高精度基准六面体在高精度标准体上的空间位置与星光导航平台上星敏感器、星光导航平台上基准六面体在被测导航平台上的空间位置一致。
还包括电控箱，电控箱与花岗岩平板连接。
一种星敏感器一体化校准装置的校准方法，包括以下步骤：
S1:使用高精度角锥棱镜校准光电测角仪光学零位与电气零位重合精度；
S2:高精度外部基准采集；将高精度标准体放置在三脚调平座和回转台上，通过调整三脚调平座和回转台，使光电测角仪、光电自准直仪和单轴光电自准直仪分别与斜面镜和基准六面体的两个侧面准直，操作电控箱记录此时双轴光电自准直仪7的数据方位数值Z1H0、Z1v0，单轴光电自准直仪的数据Z20、光电测角仪的数据GH0、GV0；
S3:星模拟器星光射向轴校准测试；将高精度标准体从三脚调平座和回转台上移除，并将被测导航平台放置在三脚调平座和回转台上，通过调整三脚调平座和回转台，使光电测角仪、双轴光电自准直仪和单轴光电自准直仪分别与星敏感器和基准六面体的两个侧面准直；操作电控箱记录此时双轴光电自准直仪的数据方位数值Z1H、Z1V，单轴光电自准直仪的数据Z2、光电测角仪的数据GH、GV；
S4:记录此时星敏感器的示值XY0、XZ0；
S5:根据以上采集的数据，计算星光射向轴相对于基准六面体5的安装精度，
Figure BDA0001922672900000021
θZ＝(0-GV0)-(Z1V-Z1V0)+θZ0+XZ0+φ。
所述S2中，设置光电测角仪为自准直工作模式。
所述S3中，电控箱9切换光电测角仪为准直/星模拟工作模式。
所述S5中，θY是星敏感器的星光射向轴方位角度；
θZ是星敏感器的星光射向轴俯仰角度；
θY0是高精度标准体的方位零位；
θZ0是高精度标准体的俯仰零位；
所述S5中，φ为标准体上高精度基准斜面镜的俯仰角。
本发明的显著效果在于：本发明设计的星敏感器一体化校准装置结构新颖、稳定性好、校准精度高，出色的解决了现有星光射向轴安装精度直接校准的难题。
附图说明
图1为本发明所述星敏感器一体化校准装置示意图；
图中：1——光电测角仪；2——标准体上高精度基准斜面镜；3——标准体上高精度基准六面体；4——星光导航平台上星敏感器；5——星光导航平台上基准六面体；6——三脚调平座和回转台；7——双轴光电自准直仪；8——花岗岩平板；9——电控箱；10——被测导航平台；11——高精度标准体
具体实施方式
一种星敏感器一体化校准装置，包括花岗岩平板8，三脚调平座和回转台6位于花岗岩平板8之上，光电测角仪1与双轴光电自准直仪7，单轴光电自准直仪12，同样位于花岗岩平板8之上，且光电测角仪1与双轴光电自准直仪7，单轴光电自准直仪12，围绕三脚调平座和回转台6布置；被测导航平台10放置于三脚调平座和回转台6之上，被测导航平台上安装有基准六面体5与星敏感器4，高精度标准体11上安装有标准体上高精度基准斜面镜2和标准体上高精度基准六面体3，且标准体上高精度基准斜面镜2、标准体上高精度基准六面体3在高精度标准体11上的空间位置与星光导航平台上星敏感器4、星光导航平台上基准六面体5在被测导航平台10上的空间位置完全一致。
还包括电控箱9，电控箱9与花岗岩平板8连接。
一种星敏感器一体化校准方法：
(1)使用高精度角锥棱镜校准光电测角仪1光学零位与电气零位重合精度。
(2)高精度外部基准采集；将高精度标准体11放置在三脚调平座和回转台6上，设置光电测角仪1为自准直工作模式，通过调整三脚调平座和回转台6，使光电测角仪1、光电自准直仪7和单轴光电自准直仪12分别与斜面镜2和基准六面体3的两个侧面准直，操作电控箱9记录此时双轴光电自准直仪7的数据方位数值Z1H0、Z1v0，单轴光电自准直仪12的数据Z20、光电测角仪的数据GH0、GV0；
(3)星模拟器星光射向轴校准测试；将高精度标准体11从三脚调平座和回转台6上移除，并将被测导航平台10放置在三脚调平座和回转台6上，电控箱9切换光电测角仪为准直/星模拟工作模式，通过调整三脚调平座和回转台6，使光电测角仪1、双轴光电自准直仪7和单轴光电自准直仪12分别与星敏感器4和基准六面体5的两个侧面准直；操作电控箱9记录此时双轴光电自准直仪7的数据方位数值Z1H、Z1V，单轴光电自准直仪12的数据Z2、光电测角仪的数据GH、GV；
(4)记录此时星敏感器的示值XY0、XZ0；
(5)根据以上采集的数据，计算星光射向轴相对于基准六面体5的安装精度，
Figure BDA0001922672900000041
θZ＝(0-GV0)-(Z1V-Z1V0)+θZ0+XZ0+φ
其中：
θY是星敏感器的星光射向轴方位角度；
θZ是星敏感器的星光射向轴俯仰角度；
θY0是高精度标准体的方位零位；
θZ0是高精度标准体的俯仰零位；
φ为标准体上高精度基准斜面镜2的俯仰角。

Claims (5)

1.一种星敏感器一体化校准装置，其特征在于：包括花岗岩平板(8)，三脚调平座和回转台(6)位于花岗岩平板(8)之上，光电测角仪(1)与双轴光电自准直仪(7)，单轴光电自准直仪(12)，同样位于花岗岩平板(8)之上，且光电测角仪(1)与双轴光电自准直仪(7)，单轴光电自准直仪(12)，围绕三脚调平座和回转台(6)布置；被测导航平台(10)放置于三脚调平座和回转台(6)之上，被测导航平台上安装有第二基准六面体(5)与星敏感器(4)，高精度标准体(11)上安装有斜面镜(2)和第一基准六面体(3)，且斜面镜(2)、第一基准六面体(3)在高精度标准体(11)上的空间位置与星光导航平台上星敏感器(4)、星光导航平台上第二基准六面体(5)在被测导航平台(10)上的空间位置一致。
2.根据权利要求1所述的一种星敏感器一体化校准装置，其特征在于：还包括电控箱(9)，电控箱(9)与花岗岩平板(8)连接。
3.一种应用如权利要求2所述的一种星敏感器一体化校准装置的校准方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1:使用高精度角锥棱镜校准光电测角仪(1)光学零位与电气零位重合精度；
S2:高精度外部基准采集；将高精度标准体(11)放置在三脚调平座和回转台(6)上，通过调整三脚调平座和回转台(6)，使光电测角仪(1)、双轴光电自准直仪(7)和单轴光电自准直仪(12)分别与斜面镜(2)和第一基准六面体(3)的两个侧面准直，操作电控箱(9)记录此时双轴光电自准直仪(7)的数据方位数值Z1H0、Z1v0，单轴光电自准直仪(12)的数据Z20、光电测角仪的数据GH0、GV0；
S3:星模拟器星光射向轴校准测试；将高精度标准体(11)从三脚调平座和回转台(6)上移除，并将被测导航平台(10)放置在三脚调平座和回转台(6)上，通过调整三脚调平座和回转台(6)，使光电测角仪(1)、双轴光电自准直仪(7)和单轴光电自准直仪(12)分别与星敏感器(4)和第二基准六面体(5)的两个侧面准直；操作电控箱(9)记录此时双轴光电自准直仪(7)的数据方位数值Z1H、Z1V，单轴光电自准直仪(12)的数据Z2、光电测角仪的数据GH、GV；
S4:记录此时星敏感器的示值XY0、XZ0；
S5:根据以上采集的数据，计算星光射向轴相对于第二基准六面体(5)的安装精度，
Figure FDA0003491621210000021
θZ＝(0-GV0)-(Z1V-Z1V0)+θZ0+XZ0+φ；
所述S5中，θY是星敏感器的星光射向轴方位角度；
θZ是星敏感器的星光射向轴俯仰角度；
θY0是高精度标准体的方位零位；
θZ0是高精度标准体的俯仰零位；
φ为标准体上高精度基准斜面镜(2)的俯仰角。
4.根据权利要求3所述的一种星敏感器一体化校准方法，其特征在于：所述S2中，设置光电测角仪(1)为自准直工作模式。
5.根据权利要求3所述的一种星敏感器一体化校准方法，其特征在于：所述S3中，电控箱(9)切换光电测角仪为准直/星模拟工作模式。
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